تطبیق الگوی حرکتی گل مهتاب با الگوریتم حرکتی پوسته‌ی نمای ساختمان در راستای بهبود رفتار حرارتی

در دوران معاصر با افزایش مصرف روزافزون انرژی‌های تجدیدناپذیر، همچنان آسایش حرارتی مناسب برای کاربران وجود نداشته، همین امر باعث شده رویکردهایی که در بهینه‌سازی مصرف انرژی راهکارهایی کارآمدند در طراحی پوسته‌های نمایی مورد اقبال واقع شوند. از آنجا که پوسته ساختمان به عنوان مرز بین فضای داخل و خارج نقش مهمی در رفتار حرارتی ساختمان دارد، لذا ابتکارهای نوین در کیفیت طراحی آن نقش قابل توجهی در کاهش مصرف به ارمغان خواهد آورد. در این میان الگوگیری از ساختار طبیعت که از سیستم‌های بهینه قابل دسترس می‌باشد، در افزایش کارایی و بهینه‌سازی حرارتی مثمرثمر است. باتوجه به ضرورت مسئله، هدف کلان پژوهش حاضر، طراحی پوسته‌ی نمای ساختمان در راستای بهبود آسایش بصری حرارتی است. ضمن اینکه، الگوی گیاهی (گل مهتاب) به‌عنوان منبع الهام در الگوریتم حرکتی پوسته انتخاب شده، چراکه گیاهان کنشگری قابل توجهی در کاهش بار حرارتی فضا به‌خصوص در طراحی نمای ساختمان دارند. به منظور بررسی کارایی ایده در پژوهش حاضر از فرایند دیجیتالی مدل‌سازی-شبیه‌سازی، توسط افزونه‌ی گرس‌هاپر در نرم‌افزار راینو6 و مدل‌سازی توسط افزونه‌ی هانی‌بی و لیدی‌باگ در تحلیل‌های نوری بهره‌برداری شده است. گل مهتاب چنانچه از وجه تسمیه آن نیز برمی‌آید به هنگام طلوع ماه، باز شده و در حضور خورشید بسته می‌شود، لذا الگوی رفتار حرکتی آن دوری از حضور در برابر آفتاب و حرکت چرخشی گلبرگ‌ها به سمت مرکز آن، باز و بسته می‌شود. کاربست این الگوی حرکتی در طراحی الگوریتم حرکتی پنل‌های پوسته‌های هوشمند ساختمان می‌تواند در بهبود کیفی کنترل ورود نور به فضای داخلی کارآمد و بهینه باشد. نتیجه به دست آمده موید این مطلب است که سایبان در حالت باز 50 درصد، در حالت نیمه‌باز 63 درصد، در حالت بسته 77 درصد از انرژی جذب شده توسط سطوح شفاف نمای ساختمان و سایبان در حالت باز 48 درصد، در حالت بسته 80 درصد و در حالت نیمه‌باز 62 درصد از میزان ورود نور روز کاسته و دارای عملکرد مطلوب در اقلیم گرم و خشک یزد است.

adapting the movement pattern of the moonflower with the kinetic algorithm of the building facade to improve thermal performance

this research investigates the optimization of the thermal performance of building envelopes inspired by the movement of the moonflower, specifically for the hot and arid climate of yazd, iran. the main challenge in such climates is to control solar radiation entering indoor spaces, reduce energy consumption, and enhance occupants’ thermal comfort. the study proposes a novel approach by utilizing bionic algorithms and biomimicry, particularly the opening and closing mechanism of the moonflower, to design dynamic building facades. the moonflower exhibits unique motion in response to sunlight (phototropism) and gravity (geotropism), making it an ideal model for developing intelligent shading systems. the research first models the moonflower’s movement and then simulates its motion algorithm parametrically as a dynamic building envelope. digital tools such as rhino, grasshopper, ladybug, and honeybee are used for modeling and solar energy analysis. simulation results show that the moonflower-inspired dynamic facade effectively controls the amount of solar radiation entering the building throughout different times of the day and year. in summer, the closed state of the facade prevents excessive heat gain, while in winter, the open state allows maximum sunlight penetration, thus reducing the need for mechanical cooling and heating and improving indoor thermal comfort. the study concludes that employing bionic approaches and biomimicry specifically, the moonflower’s adaptive behavior can serve as an efficient and innovative solution for climate-responsive and sustainable architectural design. this method not only optimizes energy consumption and enhances thermal comfort but also provides a visually dynamic and adaptable building envelope that responds in real-time to environmental changes. in summary, the research demonstrates the potential of nature-inspired kinetic facades in addressing the challenges of hot and arid climates, offering practical strategies for energy-efficient and comfortable buildings.